入力信号を持つ半導体電子素子は、情報を保存、処理、および送信するための集積回路およびシステムでパルスを作成、増幅、および変更します。トランジスタは、モジュールのタイプに応じて、エミッタとベースまたはソースとゲートの間の電圧によって機能が調整される抵抗です。
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トランジスタの種類
トランジスタは、デジタルおよびアナログ IC の製造に広く使用されており、消費者の静的電流をゼロにして線形性を改善しています。トランジスタの種類は、電圧の変化によって制御されるものと、電流偏差によって制御されるものがあります。
フィールドバス モジュールは、より高い DC 抵抗で動作し、高周波での変換によってエネルギー コストが増加することはありません。トランジスタとは簡単に言うと、ゲインエッジの高いモジュールです。フィールドタイプのこの特性は、バイポーラタイプの特性よりも大きくなります。前者には電荷キャリアの散逸がないため、動作が高速化されます。
フィールド半導体は、バイポーラ タイプよりも優れているため、より頻繁に使用されます。
- 定電流および高周波での入力での強力な抵抗により、制御のエネルギー損失が減少します。
- トランジスタの動作を高速化する非必須電子の蓄積がない。
- 移動粒子の輸送;
- 温度変動下での安定性;
- 噴射がないため低騒音。
- 動作時の消費電力が少ない。
トランジスタの種類とその特性によって目的が決まります。バイポーラ型トランジスタの加熱により、コレクタからエミッタへの経路に沿って電流が増加します。それらは負の抵抗係数を持ち、移動キャリアはエミッタからコレクタに流れます。薄いベースは pn 接合によって分離されており、移動する粒子が蓄積してベースに注入されたときにのみ電流が発生します。一部の電荷キャリアは、隣接する pn 接合によって捕捉されて加速されるため、トランジスタのパラメータが計算されます。
電界効果トランジスタには別の種類の利点があり、ダミーについて言及する必要があります。それらは、抵抗の均等化なしで並列に接続されています。負荷が変化すると値が自動的に大きくなるため、抵抗器はこの目的には使用されません。高いスイッチング電流値を得るために、インバーターやその他のデバイスで使用されるモジュールの複合体が採用されています。
バイポーラトランジスタは並列に接続しないでください。機能パラメータを決定すると、不可逆的な性質の熱破壊が検出されるという事実につながります。これらのプロパティは、単純な p-n チャネルの技術的な品質に関連しています。モジュールは、抵抗器を使用して並列に接続され、エミッタ回路の電流を均等化します。トランジスタの分類における機能的特徴と個々の仕様に応じて、バイポーラタイプと電界効果タイプが区別されます。
バイポーラトランジスタ
バイポーラ設計は、3 つの導体を持つ半導体デバイスとして製造されます。各電極は、正孔ｐ導電型または不純物ｎ導電型の層を含む。レイヤー構成の選択によって、p-n-p または n-p-n タイプのデバイスのリリースが決まります。デバイスがオンになると、正孔と電子によって異なる種類の電荷が同時に運ばれ、2種類の粒子が関与します。
キャリアは拡散のメカニズムにより移動します。物質の原子と分子は、隣接する材料の分子間格子に浸透し、その後、それらの濃度は体積全体で均一になります。移動は、圧縮率の高い領域から含有量の低い場所に行われます。
電子はまた、合金化添加剤がベース マスに不均一に組み込まれている場合、粒子の周囲の力場の作用の下で伝播します。デバイスの動作を高速化するために、中間層に接続された電極を薄くします。エッジ導体は、エミッターおよびコレクターと呼ばれます。接合部の逆電圧特性は重要ではありません。
電界効果トランジスタ
電界効果トランジスタは、印加電圧から生じる横電界によって抵抗を制御します。電子がチャネルに移動する場所はソースと呼ばれ、ドレインは電荷の侵入の終点のように見えます。制御電圧は、ゲートと呼ばれる導体を通過します。デバイスは 2 つのタイプに分けられます。
- コントロール pn ジャンクションを使用します。
- 絶縁ゲートを持つ TIR トランジスタ。
第 1 のタイプは、反対側 (ドレインとソース) に電極を備えた制御回路に接続された半導体ウエハーを含みます。プレートがゲートに接続された後、異なる種類の導電性が発生します。入力回路に挿入された DC バイアス ソースは、接続点でロック電圧を生成します。
増幅されたパルスのソースも入力回路にあります。入力電圧が変更された後、pn接合の対応するインデックスが変換されます。荷電電子の流れを可能にする結晶内のチャネル接合部の層厚と断面積が変更されます。チャネルの幅は、空乏領域 (ゲートの下) と基板の間のスペースに依存します。始点と終点の制御電流は、空乏領域の幅を変えることで制御されます。
TIRトランジスタは、そのゲートがチャネル層から分離されているという事実によって特徴付けられます。基板と呼ばれる半導体結晶では、反対の符号を持つドープされたサイトが作成されます。それらには導体（ドレインとソース）があり、その間に1ミクロン未満の距離に誘電体があります。金属電極 - ゲート - は絶縁体の上に置かれます。金属、誘電体層、および半導体を含む結果として得られる構造のため、トランジスタには略語 TIR が割り当てられます。
初心者向けの設計と動作原理
テクノロジーは、電荷だけでなく、磁場、光量子、光子でも機能します。トランジスタの動作原理は、デバイスが切り替わる状態にあります。小信号と大信号、開状態と閉状態の反対 - これはデバイスの二重動作です。
いくつかの場所でドープされた単結晶の形で使用される組成物中の半導体材料に加えて、トランジスタはその設計に次のものを持っています：
- 金属リード;
- 誘電絶縁体;
- ガラス、金属、プラスチック、金属セラミック製のトランジスタハウジング。
バイポーラまたは極性デバイスが発明される前は、電子真空管が能動素子として使用されていました。それらのために開発された回路は、修正後、半導体デバイスの製造に使用されます。チューブの機能特性の多くはフィールドタイプの動作を記述するのに適しているため、トランジスタとして接続して適用することができます。
ランプをトランジスタに置き換えるメリットとデメリット
トランジスタの発明は、エレクトロニクスにおける革新的な技術の導入を刺激します。最新の半導体素子がネットワークで使用されており、古いチューブ回路と比較して、そのような開発には利点があります。
- 小型電子機器にとって重要な小型軽量。
- デバイスの製造に自動化されたプロセスを適用し、ステージをグループ化する可能性。これにより、コストが削減されます。
- 低電圧が必要なため、小型の電流源を使用します。
- 瞬間活性化、カソードを加熱する必要はありません。
- 消費電力が少ないため、エネルギー効率が向上します。
- 頑丈さと信頼性;
- ネットワーク内の追加要素とのスムーズな相互作用。
- 振動や衝撃への耐性。
不利な点は、次の条項に明示されています。
- シリコン トランジスタは、1 kW を超える電圧では機能しません。ランプは 1 ～ 2 kW を超える値で有効です。
- 高出力ラジオ放送ネットワークまたは UHF 送信機でトランジスタを使用する場合、並列に接続された低出力アンプの整合が必要です。
- 電磁信号に対する半導体素子の脆弱性;
- 宇宙線や放射線に敏感に反応するため、耐放射線性のマイクロ回路の開発が必要です。
スイッチング方式
単一の回路で動作するために、トランジスタは 2 つの入力ピンと出力ピンを必要とします。ほとんどすべてのタイプの半導体には、3 つの接続ポイントしかありません。窮地を脱するため、片方の端をコモンに指定。したがって、3 つの一般的な配線方式は次のとおりです。
- バイポーラトランジスタの場合。
- 極装置;
- オープンドレン（コレクタ）付き。
バイポーラ ユニットは、電圧と電流の両方の増幅 (OE) の共通エミッタに接続されています。また、外部回路と内部接続プランの間に大きな電圧がある場合は、デジタル チップのピンと一致します。これがコレクタ共通接続の仕組みで、電流が増えるだけです(OK)。電圧の増加が必要な場合は、エレメントに共通ベース (CB) を導入します。このバリアントは、複合カスケード回路でうまく機能しますが、単一トランジスタ設計ではめったに使用されません。
TIR および pn 接合の種類のフィールド半導体デバイスが回路に含まれています。
- 共通エミッタ (SI) を使用 - バイポーラ モジュールの接続と同様の接続
- 共通出力 (OC) 付き - OC タイプと同様の接続
- ジョイント ゲート (JG) 付き - OB の説明に似ています。
オープンドレインプランでは、トランジスタはチップの一部として共通エミッタに含まれています。コレクタピンはモジュールの他の部分に接続されておらず、負荷は外側のコネクタに流れます。電圧とコレクタ電流強度の選択は、プロジェクトの設置後に行われます。オープン ドレイン デバイスは、強力な出力段、バス ドライバー、および TTL ロジック回路を備えた回路で動作します。
トランジスタは何のためにあるのですか？
アプリケーションは、デバイスのタイプ (バイポーラ モジュールまたはフィールド デバイス) に応じて区別されます。なぜトランジスタが必要なのですか？デジタル プランなどで低アンペア数が必要な場合は、電界効果型が使用されます。アナログ回路は、広範囲の電源電圧と出力パラメータにわたって高いゲイン直線性を実現します。
バイポーラ トランジスタのアプリケーションには、増幅器、その組み合わせ、検出器、変調器、トランジスタ論理回路、および論理型インバータが含まれます。
トランジスタの用途は、その特性によって異なります。これらは 2 つのモードで動作します。
- レギュレーションの増幅では、制御信号のわずかな偏差で出力パルスを変更します。
- 重要な順序で、入力電流が弱いときに負荷の電力を制御し、トランジスタは完全に閉じているか開いています。
半導体モジュールの種類によって動作条件が変わることはありません。ソースは、スイッチ、サウンドアンプ、照明器具などの負荷に接続されています。これは、電子センサーまたは隣接する高出力トランジスタである可能性があります。電流は負荷デバイスの動作を開始し、トランジスタはユニットとソースの間の回路に接続されます。半導体モジュールは、ユニットに供給される電力量を制限します。
トランジスタの出力の抵抗は、制御導体の電圧に応じて変換されます。回路の最初と最後での電流と電圧は変化し、増加または減少し、トランジスタの種類とその接続方法によって異なります。制御された電源を制御すると、電流の増加、電力のパルス、または電圧の増加につながります。
どちらのタイプのトランジスタも、次のアプリケーションで使用されます。
- デジタル規制で。デジタル アナログ コンバーター (DAC) に基づくデジタル増幅回路の実験的設計が開発されています。
- パルス発生器で。ユニットのタイプに応じて、トランジスタはキー順序または線形順序で動作し、それぞれ長方形または任意の信号を再生します。
- 電子ハードウェア デバイス。情報やプログラムを盗難、不正な改ざん、使用から守るため。操作はキーモードで行われ、電流はアナログ形式で制御され、パルス幅によって調整されます。トランジスタは、電気モータードライブ、パルス電圧安定器に入れられます。
回路を開閉するための単結晶半導体とモジュールは電力を増加させますが、スイッチとしてのみ機能します。デジタル機器は、費用対効果の高いモジュールとしてフィールド型トランジスタを使用しています。統合実験の概念における製造技術には、単一のシリコン チップ上にトランジスタを製造することが含まれます。
結晶の小型化は、コンピューターの高速化、エネルギーの削減、発熱の削減につながります。
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